用于制備大結構的模具、制備模具的方法以及模具的用途的制作方法

專利名稱：用于制備大結構的模具、制備模具的方法以及模具的用途的制作方法
技術領域：
本發明涉及制備大結構如風力渦輪葉片的模具。具體地，本發明涉及包括透氣性表面元件和空氣排放結構的模具，制備這種透氣性表面的方法以及使用這種模具的方法。這種模具尤其適合于利用模內涂覆制造風力渦輪葉片。
背景技術：
許多復合產品通過涂覆來制備。傳統上，產品在模制之后被涂漆。現在已知用模內涂覆例如熱塑性材料膜來加工產品，以形成表面膜。在加工過程中，通過用真空將膜吸到工具表面上，或者用空氣或機械壓力將膜向下壓到工具表面上，從而使膜保持在模具的表面。向下壓膜不適合于大尺寸的模制，如風力渦輪葉片或殼的模制，因為匹配的模具和壓力都會非常大，因此昂貴且難以處理。因此，大結構的模內涂覆實際上依賴于真空技術。
遺憾的是，在抽真空過程中空氣往往被捕集在膜和模具之間，導致模制產品出現不期望的形狀。已經進行了各種嘗試以通過改變模具表面紋理來防止空氣的這種捕集，包括將紡織品布放置在模具表面上，以使得具有粗糙磨砂的模具表面并在模具表面中具有許多較大的通風孔。但是，對于熱固化來說，這些可供選擇的方案中沒有一種能夠接受，因為膜在模制產品的固化循環過程中將變軟，因此在膜中將產生模具表面的紋理印記，導致模制產品上涂層的不能接受的表面粗糙度。
大的模具如用于風力渦輪葉片或殼的模具，通常用復合材料或焊接金屬板材制成。盡管有保證氣密模具的措施，但這種模具常常會有一些孔隙或微小裂縫，導致空氣穿過模具壁泄漏。膜下面的空氣泄漏在大部分情況下將使膜下面的真空度下降，從而導致在將被模制的產品的加工過程中膜不會緊緊地附著于模具上的風險。而且，空氣泄漏將導致模制產品上的下陷痕跡。
在日本專利申請07047595(公開)中，使用真空或壓縮空氣模制工具來使合成樹脂板成形。使許多小的透氣性元件分散，以形成模具體表面的限制部分。透氣性元件由燒結金屬粉末或泡沫耐熱塑料制備。要強調的是，尤其出于耐久性考慮，模具的主要部分是不透氣的。這種模具的生產相當復雜，不適合于模制大產品。日本專利申請07047595(公開)完全沒有涉及模內涂覆的應用和模制除合成樹脂板以外的其它制品的適合性。

發明內容
在本發明的一方面中，其目的是提供用于大結構的改進的模具。
在本發明的另一方面中，其目的是提供制造這種模具的方法。
在本發明的又一方面中，其目的是提供使用這種模具的方法。
本發明的上述和其它目的利用權利要求1的模具實現，該模具用于制備風力渦輪葉片、風力渦輪葉片的殼或風力渦輪葉片的一部分。這種模具包括支撐體結構、空氣排放系統、有效模具表面和透氣性表面元件。空氣可在有效模具表面與空氣排放系統之間通過透氣性表面元件傳送。對于這種模具，透氣性表面元件基本上形成整個有效模具表面。
術語風力渦輪葉片在本文中是指完整的風力渦輪葉片、風力渦輪葉片的殼或預期形成風力渦輪葉片一部分的大元件，該結構任選地具有結合的增強元件，除非這些結構中的一種或多種被本領域技術人員認為不適合于特定的實施方案或指明了這種情況。相關的大元件例如是葉片的基本部分或頂端部分、前面或后面的殼的主要部分和增強元件如圓材等。
本發明模具比現有技術的模具有利，因為它提供制造非常大的模制產品(如風力渦輪葉片)的能力以及下述一種或多種能力通過透氣性表面元件和空氣排放系統更強有力地從模具中除去空氣；提高的對空氣穿過支撐體結構泄漏的耐受性；模制產品中下陷痕記的數目和尺寸減小；能夠提供模內涂覆；和改善的模制產品的表面粗糙度。
制造模具的方面由根據權利要求34的方法實現，其中空氣排放系統任選地由根據權利要求32的方法制造，透氣性表面元件任選地由根據權利要求33的方法制造。
使用模具的方面由根據權利要求36或37的使用方法實現。
下文進一步討論本發明概念內的這些和其它方面，并參考附圖用許多非限制性優選實施方案示例說明。


下面將參考特別優選的實施方案和附圖更完全地說明本發明，在附圖中圖1表示本發明模具的剖視圖，圖2表示包括通道的空氣傳送網絡的優選實施方案，圖3表示包括固體材料島的空氣傳送網絡的優選實施方案，圖4表示包括通過連接件連接的固體材料島的空氣傳送網絡的優選實施方案，圖5表示空氣排放系統的實施方案，該系統與支撐體結構和/或透氣性表面元件集成(integrated)，圖6表示具有不同通道結構的透氣性表面元件的實施方案，和圖7表示具有不同通道結構的透氣性表面元件的其它實施方案。
所有附圖是高度概略性的，不必按比例繪制，它們僅示出了為了闡明本發明而必需的部分，其它部分省略或僅暗示。
具體實施例方式
本發明模具通常是相當大的，如大約10-70米，為了能夠識別較小的特征，在附圖中僅示出有限的部分。圖1也是這種情況，其中示出了模具2的橫截面。
圖1中的模具具有支撐體結構4，空氣排放系統6與之連接。最后，透氣性表面元件8設置在空氣排放系統6上，以形成有效模具表面12。
支撐體結構支撐體結構4通常提供模具承載能力的主要部分，不過在一些實施方案中，透氣性表面元件和/或空氣排放系統可構成承載的重要部分。而且，支撐體結構通常提供有效模具表面的大致形狀，不過透氣性表面元件和/或空氣排放系統可提供更小的形狀調節。
可制造支撐體結構4以專門用于本發明模具，或者支撐體結構自身可成為模具或包括模具，例如可用于另一目的的模具。在這種情況下，本發明模具的制造可被認為是舊模具的革新或改造。
支撐體結構能夠以各種方式提供用于空氣排放系統和透氣性表面元件的支撐體。例如，支撐體結構可包括肋材(rib)或者甚至僅由肋材組成，該肋材可任選地被相互連接，或者支撐體結構可形成與預期的有效模具表面基本上平行的部分或整個表面。在優選實施方案中，支撐體結構形成基本上氣密的整個表面。
在優選實施方案中，支撐體結構包括金屬板材或復合材料如纖維增強的塑料，因為這給支撐體結構提供了合適的和可再現的性質。
組件的連接支撐體結構4、空氣排放系統6和透氣性表面元件8可以按所述的順序同時固定，例如通過緊固零件如針、螺釘或等同物，或者使用粘合劑，通過空氣排放系統6將透氣性表面元件8固定到支撐體結構4上。可供選擇地，該結構可例如通過緊固零件或粘合劑分別將空氣排放系統6固定到支撐體結構4，并將透氣性表面元件8固定到空氣排放系統6來制備。另一種獲得本發明模具的方式涉及下述這種情況，其中至少一個組件包括可固化的樹脂或部分固化的樹脂。在這種情況下，該固定可作為固化這種組件的集成部分來進行，例如通過使固化樹脂化學或機械結合到相鄰的組件上。優選通過粘合劑實現固定，因為這種方法可提供穩定的固定，其容易按比例放大。
空氣排放系統空氣排放系統包括下述這種裝置，該裝置用于將空氣傳送到模具外面，以及任選地，在例如當模制產品從模具中取出時的情況下，將空氣傳送到模具中。空氣排放系統可包括許多獨立的空氣排放結構，如通道或凹槽。但是，非常優選空氣排放系統8包括傳送空氣的網絡，即交聯的空氣排放結構，因為這提供了空氣排放系統，其在空氣穿過支撐體結構泄漏或封閉空氣排放結構的情況下是更加強有力的。
在日本專利申請07047595(公開)中，從透氣性元件經由通道除去空氣，該通道與有效模具表面基本上正交地鉆到覆蓋模具的整個背面的開放空間中，從這里空氣可明顯被排空。通道的這種設計使得模具非常容易受空氣排除失敗的影響，如果通道意外地被模制材料堵塞的話，相反地，本發明中意外的堵塞被相鄰的通道彌補。
當根據本發明的空氣排放系統6是網絡時是非常有利的，因為這提供與空氣排放系統6的一部分意外堵塞相關的更強有力的設計，因為在這種空氣排放系統6中所有區域均存在許多排放路徑。而且，網絡將提供空氣排放系統6，其對于空氣通過例如支撐體中的微小裂縫或孔隙泄漏到模具中較不敏感，因為許多分支提供局部壓降的降低，并導致模制產品中下陷痕記的數量和程度的減少。
在圖2中，示出了空氣排放系統6的網絡的許多實施方案。該網絡可為規則的，例如如圖2A所示，不規則的，如圖2D所示，部分系統化的系統，例如如圖2B和C所示，或這些網絡的任何組合。對特定應用最有利的圖案取決于許多條件，如模具的尺寸和材料、將被生產的模具的數量、將在模具中加工的材料等。
因為空氣排放系統6用來從透氣性表面元件8傳送空氣，因此優選空氣排放系統6基本上沿著有效模具表面12。如果對于空氣排放系統6或者對于在空氣排放系統6被集成到另一組件中時具有空氣排放系統6的組件(如支撐體結構4或透氣性表面元件8)來說出現整個厚度的變化，則情況也是如此。
在根據本發明的優選實施方案中，透氣性表面元件8和/或空氣排放系統6以可分別與空氣排放系統6和支撐體結構4脫離的方式固定。這使得能夠容易地獲得空氣排放系統6的網絡，以便例如用于清洗或除去不期望的阻塞。
在本發明的一個實施方案中，空氣排放系統6包括用于傳送空氣的通道10。這種通道可以是直的或彎曲的，并且其大小，即橫截面積應該足夠允許除去必需量的空氣。試驗結果表明，如果大部分用于傳送空氣的通道10的橫截面積大于1mm2，則可以實現這一功能。但是，對于非常大的模具，則可能需要更大的橫截面積來減少壓降，大于4mm2或者甚至大于9mm2的橫截面積是更有利的。這些通道必須足夠小，以保證空氣排放系統6提供足夠的結構強度來支撐透氣性表面元件8。通道10的橫截面例如可為約1-2mm深和約1-2mm寬。這通常應該足以在例如用粘合劑制備模具的過程中防止堵塞，并且防止在覆蓋通道的透氣性表面元件8上的過高的應力。
基本上以相同方向延伸的相鄰通道10(如平行通道)之間的距離可以有相當大的變化，但是，在優選實施方案中，對于一些或所有通道來說，這個距離為0.4cm-20cm。實驗結果表明，0.5cm-5cm(如約1-2cm)的距離適合于制造風力渦輪葉片的模具。
為了形成網絡，通道必須交叉。應該限制交叉點之間的距離，因為交叉點降低了局部阻塞或經由支撐體結構4的泄漏的影響。在優選實施方案中，對于至少一些交叉點來說，用于傳送空氣的通道10的交叉點之間的距離為0.5cm-20cm。實驗結果表明，0.7cm-5cm(如約1-2cm)的距離適合于制造風力渦輪葉片的模具。
在本發明的另一實施方案中，空氣排放系統6包括固體材料的島16，這些島16之間的間隔形成空氣傳送網絡的一部分。例如，島16之間的間隔可用如上所述的通道10補充。在這種情況下，通道10例如可提供在更長距離上的空氣傳送，而島16之間的間隔可用于以局部規模傳送空氣。在另一實施方案中，島16之間的間隔形成用于傳送空氣的二維網絡，因此能夠以局部和更長的規模來傳送空氣。與僅具有交叉通道的模具相比，具有包括上述島16的空氣排放系統6的模具在具有關于島之間的各個間隔的橫截面和形狀的高度柔性方面是有利的。
在圖3中，示出了在具有島16的空氣排放系統6中空氣傳送網絡的例子。在圖3中使用相對小的島16。如果被設置在島16上的透氣性表面元件8是高度剛性的，并且其自身提供基本的結構強度，則這是特別可行的。該網絡是很開放的，因此提供非常低的壓降和非常低的局部阻塞或經由支撐體結構4的泄漏的效果。在圖3B和C中，使用較大的島16。這給透氣性表面元件8提供了更好的支撐。
在圖3中僅示出了有限數量的島形狀，但是本領域技術人員由此將能夠推導許多其它合適的島形狀，包括圓形、三角形、四邊形和其它多邊形。根據實際應用，這些島中的一些、大部分或者基本上全部均具有這些形狀中的一種。而且，不同類型的島形狀和尺寸可有利地進行混合。這樣可以例如提供一種模具，該模具在網絡開放度和局部地支撐透氣性表面元件8的能力之間具有最適合的折衷，并因此滿足模具在不同領域中的不同需要。
可按照下述方式有利地直接在支撐體結構4上制備包括固體材料的島16的空氣排放系統6在與用于空氣傳送的期望網絡類似的篩網上澆鑄可固化的加工糊劑，固化該加工糊劑并除去篩網。可供選擇地，可與支撐體結構4分開地制備單個島，然后粘著到或以另一種方式固定到支撐體結構4上。當制備具有有限數目的島的模具時，這種可供選擇的方法是特別相關的。
在圖4中示出了用連接件連接的島的實例。為了保證良好地控制島的相對位置，尤其是在制造模具的過程中，而且為了避免必須固定每個單獨的島，在一個優選實施方案中，兩個或更多個島16用連接件17連接。在圖4A中，從上面和里面可看見島和連接件。為了保證用于空氣傳送的網絡保持開放，這種連接件的高度小于島16的高度。圖4B中示出了島和連接件的相對高度的實例，其對應于圖4A中所示網絡沿I-I線的截面。連接件17優選由與島相同的材料制備，但是在一些情況下，連接件可使用另一種材料。這種情況的例子是連接件包括增強纖維如玻璃纖維或碳纖維，而島由可固化樹脂制成，但是這種樹脂可包括另一長度的纖維。
具有島和連接件的空氣排放系統6可有利地在單獨的模具中用塑料和纖維增強的塑料制備，并且在部分或完全固化后轉移到支撐體結構的模具中。
在本發明的特別優選的實施方案中，該網絡包括具有不同橫截面的通道。細通道提供局部規模的空氣傳送，更粗的通道提供更大規模(如模具的寬度或長度上)的空氣傳送。由于細通道可相對封閉地設置而不會明顯地降低空氣排放系統6的結構強度，因此這種網絡既能夠以局部規模又能夠以更大的規模來非常有效地傳送空氣，同時具有合理的壓降。
除了朝向透氣性表面元件8和一個或多個至壓力控制系統(如真空系統或能夠提供加壓空氣和/或真空的泵)的開口之外，空氣排放系統6在模具中規定為氣密的。由于規定為氣密的，因此據認為，本發明尤其旨在降低意外的空氣例如經由支撐體結構4泄漏到模具2中和/或空氣排放系統中的影響。因此認識到，模具的制造是帶著使模具應該為氣密性的意圖來進行的，但是實際上這并不是總可以實現的。換句話說，當制造、使用或再次使用大的模具時，具有空氣泄漏性不是目標，但這卻常常是結果。
對于大的模具來說，使用一個以上的壓力控制系統是有利的，例如2、3、4、5或者甚至更多個，這些系統在分開的開口或相同的開口處連接。尤其當壓力控制系統和至空氣排放系統6的各個開口沿著模具的長度分布時，這減少了在空氣排放系統6中空氣要傳送的距離。在本發明的一個實施方案中，空氣排放系統6被分成兩個或更多個獨立的空氣排放系統6，即在它們之間沒有空氣傳送的系統。這允許各個系統中壓力不同，甚至允許形成具有較小獨立部分的模具的可選方案，因此提高了模具的可處理性。
空氣排放系統6可通過設置在支撐體結構4與透氣性表面元件8之間來形成，例如形成為一個獨立的元件(如圖5A所示)，或者形成為許多連接的或不連接的島16(如圖1、圖3和圖4所示)。如圖5B和圖6C所示，空氣排放系統6可被集成到支撐體結構4和/或透氣性表面元件8中。
當支撐體結構4不形成與預期的有效模具表面平行的整個表面并且空氣排放系統6因此必須保證模具朝向支撐體結構4的氣密性時，在獨立的組件中具有空氣排放系統6的圖5A中的空氣排放系統6例如是有利的。
空氣排放系統6也可如圖6C所示完全與透氣性表面元件8集成。在透氣性表面元件8的其它平面中，通道10通過其它的交叉通道(未示出)連接。組合在一起的透氣性表面元件8和空氣排放系統6可例如在模制過程中制造或者通過引入凹槽或其它凹進部分(例如通過研磨、碾磨或切割)來制造。空氣排放系統6可類似地與支撐體結構4(未示出)集成。
例如如圖5B所示，空氣排放系統6也可部分地與支撐體結構4和透氣性表面元件8集成。此處，支撐體結構4具有在一個方向上引入的用于空氣傳送的通道10，而透氣性表面元件8具有在另一方向上引入的用于空氣傳送的通道10。因此，當透氣性表面元件8和支撐體結構4如圖5C所示連接時，則形成了空氣傳送網絡。在另一實施方案中，細通道存在于一個組件中，例如透氣性表面層中，而較大的通道存在于另一個組件中，例如支撐體結構中。在另一實施方案中，可在支撐體結構與透氣性表面層之間提供在一個方向上具有通道的專用組件，并且用于傳送空氣的網絡通過結合支撐體結構或透氣性表面層中的通道來形成，其中這些通道朝向另一方向。通過與支撐體結構4和/或透氣性表面元件8部分集成而形成空氣排放系統6的其它類似方式將基于對于本領域技術人員來說顯而易見的這些實施方案。
透氣性表面元件如圖1所示，透氣性表面元件8在第一面上形成有效模具表面12的一部分，并且在第二面上與空氣排放系統6連接。該透氣性表面元件可提供給本發明模具或者有助于本發明模具的許多可能的優點，所述優點包括改善模制產品的表面粗糙度、減少模制產品中下陷痕記的數量和尺寸以及提供模內涂覆的能力。
在圖7中，示出了透氣性表面元件8的特寫橫截面的實例。該透氣性表面元件具有通過透氣性表面元件8經由通道結構14傳送空氣的能力，該通道結構例如在有效模具表面12與空氣排放系統6之間。為了保證模制產品良好的表面粗糙度，通道結構14朝向有效模具表面12的開口18應該相對小。在優選實施方案中，大部分這些開口18，如大約90％、95％、98％或更多數目的開口18覆蓋有效模具表面12對應于直徑小于0.5mm的圓的區域。在使用過程中，熱塑性材料將滲透到開口中，因此基于表面張力的考慮，建議較小的開口是更期望的。在一個更優選的實施方案中，開口的相應直徑因而為約10μm-250μm，或者甚至為25μm-150μm，如50μm-125μm。通常，開口的直徑越小，越少的材料將滲透到開口中，因此模制表面越完美。而且，當開口的直徑減小并且滲透到開口中的深度相應地減小時，熱塑性材料粘著在開口或通道結構中的可能性減小。熱塑性材料也影響滲透到開口中的深度。例如已發現，對于具有約250μm開口的特定模具來說，丙烯酸類模內涂覆的滲透為約20-30μm，而在相同的工藝參數下，對于尼龍的模內涂覆來說，滲透僅為約4μm。
為了保證非常平均地從有效模具表面12除去空氣，在有效模具表面12中使用了非常多的開口。開口18的數目應該為每cm2一個或多個，但是另一方面通常小于每cm21000個。通常，每cm2為2-200個開口適合于常規用途，并且發現每cm2約5-100個開口是非常有利的。最佳的密度取決于參數如空氣傳送距離、開口尺寸、通道結構的橫截面尺寸和通道結構的類型。
在圖6A中，例如通過鉆孔或電子束穿孔來對致密材料如塑料或金屬的板材22進行穿孔，并且存在許多直的通道結構14。通道結構的朝向基本上與有效模具表面12正交。對于這種透氣性表面元件8，當連接至空氣排放系統時，許多通道結構將被堵塞。因此空氣在到達有效的通道結構之前必須沿著有效模具表面移動。但是，具有阻塞的傳送通道的有效模具表面的各個區域的大小將被限制，并且大約等于空氣排放系統的通道之間的距離。因此，在有效模具表面上較大量的空氣不會被捕集。
在圖6B中，通過使直的通道結構朝向空氣排放系統6的通道10而實現了這一目的。換句話說，已經限制了從有效模具表面12引導至空氣排放系統6的島16的通道結構的數目。由箭頭20的長度表示的空氣傳送距離得以增加。
在圖6C中，示出了多孔透氣性表面元件8的情況，如粉末金屬或樹脂不足的纖維增強的塑料。此處，通道結構通常不是直的，而是或多或少不規則分布的孔和洞的組合。因而，空氣也可平行于有效模具表面被傳送，所有開口可潛在地被連接至空氣排放系統的通道10，該空氣排放系統在圖6C中被集成在透氣性表面元件8中，但其也可以為單獨的組件或集成在支撐體結構中。但是空氣傳送距離20顯著增加了。
在本發明的優選實施方案中，開口基本上均勻地分布在由透氣性表面元件形成的有效模具表面一側，但是，如果例如開口尺寸或者空氣傳送距離發生變化，則在一些情況下通道結構開口的不均勻密度可能是有利的。
這些通道結構的結構取決于透氣性表面元件的材料和制造方法。本發明模具的透氣性表面元件可有利地通過下述方法之一或這些方法中的兩種或多種方法的組合來制備—在提供非致密的燒結材料的條件下來燒結粉末。該粉末例如可以是金屬粉末。該燒結可涉及到化學反應和/或材料的再分布，以形成粘聚的元件；a)在使用相對于纖維為較小體積的熱固性樹脂的條件下，固化或者部分固化具有纖維的熱固性樹脂。由此形成非致密的元件。該纖維優選是碳纖維和/或玻璃纖維，但是也可使用其它類型的纖維。
b)固化或以另外方式使泡沫材料凝固。泡沫材料優選為熱塑性樹脂或金屬。泡沫材料可任選地被處理以提高組件的滲透性。
c)下述步驟的組合—提供致密或接近致密的固體材料，如金屬板材或熱固性塑料，該熱固性塑料任選地用纖維增強，所述纖維例如是碳纖維和/或玻璃纖維，和—通過鉆孔或通過電子束穿孔對該材料進行穿孔。所述鉆孔例如可以采用機械鉆孔、水鉆孔、激光鉆孔的方式來進行。這些類型的穿孔導致形成基本上直的和相等尺寸的用于傳送空氣的通道結構。因此壓降和空氣傳送可相對容易地被模型化以便于優化設計。
以上c)中所述的穿孔方法也可被用來增加由以上a)和b)的方法制備的透氣性表面元件中的通道結構數目。
在一個優選實施方案中，透氣性表面元件包括金屬，該金屬相對于將用于模制的常規材料，尤其是用于模內涂覆的熱塑性材料來說具有低反應性。這種金屬的例子是鋼、鋁以及包括這些金屬中的一種或多種的合金。
在一個優選實施方案中，透氣性表面元件包括具有高熱穩定性的塑料，即在將被模制的產品的固化溫度下機械和化學穩定的塑料。這種塑料的例子是熱固性塑料、耐熱塑料、纖維增強的塑料。樹脂體系優選包括一種或多種基于環氧、聚氨酯、聚酯和/或乙烯基酯的體系，以及本領域技術人員已知的其它可行的體系。在一個更優選的實施方案中，樹脂體系基于環氧，尤其是基于高溫穩定的環氧，如酚醛清漆(novolac)。增強纖維優選為玻璃纖維和/或碳纖維，但是其它類型的纖維也是可用的。在一個相當優選的實施方案中，考慮到對于將被潤濕的所有纖維來說不能獲得足夠的樹脂并且要形成非致密的纖維增強的塑料，纖維增強的塑料是樹脂不足的。
透氣性表面元件可制備成幾個部分，它們在模具的裝配過程中被連接或者被連接到單獨的模具部分。
圖7中的通道結構14很大程度上根據透氣性表面元件8的來源而變化。圖7A表示具有通道結構14的板材22的橫截面，該板材通過例如用鉆孔或電子束穿孔對其它致密板材材料穿孔來制備。因此形成基本上直的通道結構14，并且每個通道結構通常由一個穿孔或鉆孔組成。在本發明的優選實施方案中，高比例，如90％、95％或者甚至98％的通道結構14允許在有效模具表面12與空氣排放系統8之間的這種直的空氣傳送路徑。所有的通道結構可基本上與有效模具表面正交，或者一些通道結構的取向可為與有效模具表面的正交具有不同的角度。后者例如在將通道結構直接導入用于空氣傳送的網絡中而不是導入空氣排放系統的固體材料中時可能是有利的。具有直通道結構的模具將具有相對可預測的和可再現的性質。
圖7B和C中示出了燒結的或固化的結構。圖7B中示出了與燒結結構如燒結金屬粉末顆粒23的橫截面類似的結構。圖7C是開口定位在包括增強纖維24的透氣性表面元件中的通道結構上的示意性頂視圖，增強纖維例如是圖7C中所示的織造纖維紗線。纖維紗線可包括100-10,000根纖維或者甚至更多。用一定量的固化樹脂26在單個紗線內或交叉的紗線之間將纖維粘合在一起。樹脂的量不足以完全填充透氣性元件不被纖維占據的間隙，因此在紗線之間形成了孔和開口。在交叉的纖維紗線之間的間隙中形成開口18。因此，紗線的密度可控制開口的密度，并且樹脂粘度和樹脂用量的組合可控制開口的尺寸或要形成開口的可能性。要強調的是，開放的通道結構的實際數目可顯著偏離取決于纖維層數目的開口數目和被空氣排放系統的固體部分堵塞的開口數目(參見對圖6的討論)。在圖7B和C中，通道結構14通常包括許多孔、洞或鉆孔。在本發明的一個優選實施方案中，高比例，如90％、95％或者甚至98％的通道結構14允許在有效模具表面12與空氣排放系統8之間的這種彎曲的空氣傳送路徑。具有彎曲的空氣傳送路徑的透氣性表面元件的另一個例子是泡沫材料。
通道結構14的橫截面積是本發明模具的相關參數，因為越薄的通道結構提供越高的壓降，但是同時減少熱塑性樹脂在模具的使用過程中滲透到透氣性表面元件8中的可能性。在本發明的優選實施方案中，大數目，如90％、95％或者甚至98％的通道結構14具有相當于直徑小于1mm的穿過透氣性表面元件8的平均橫截面積。在空氣傳送距離相對短的情況下，可有利地使用小于0.5mm，優選小于0.25mm的相應直徑。對于非常短的空氣傳送距離，例如對于具有相對直的通道結構的非常硬和薄的纖維增強的塑料板，在許多情況下可有利地使用25μm-150μm的相應直徑。
透氣性表面元件的主體中通道結構和其它孔或孔隙(開放的和封閉的)的總和應該足夠低，以防止透氣性表面元件與模制產品在產品固化過程中的機械結合。而且，透氣性表面元件應該足夠剛性(見下文)。但是，在本發明的優選實施方案中，小于約20體積％的開放體積，更低的開放體積，如約0.01-10體積％在許多情況下將是有利的。特別是對于具有鉆孔的透氣性表面元件來說，約1-4體積％如約2體積％的開放體積被證明能夠提供合適的性能。對于通過燒結粉末或由泡沫材料制備的透氣性表面元件來說，明顯更高的開放體積在一些情況下可能是有利的，尤其是在泡沫材料的情況下。
在一個優選實施方案中，透氣性表面元件8包括相對薄的固體材料層，例如0.75mm-3mm，其位于具有如圖1所示的空氣排放系統6的組件上。在另一優選實施方案中，透氣性表面元件8是相對厚的層，例如2.5mm-10mm，并且其中部分或完全集成了空氣排放系統6，分別如圖5B和6C所示。
比透氣性表面元件8的厚度更為重要的是經過透氣性表面元件8的實際空氣傳送距離20。這個距離，即空氣在透氣性表面元件8的第一面上的有效模具表面12與透氣性表面元件8的第二面上的空氣排放系統6之間傳送的距離，應該是相對短的，以減少壓降。實驗工作已經表明，空氣傳送距離20對于通道結構14的較大指示直徑來說應該優選小于約5mm，對于中等直徑的通道結構來說小于約3mm。對于大部分透氣性表面元件來說，約0.5-2.5mm的空氣傳送距離能夠提供剛性、強度和壓降之間合適的折衷。通常的值是約0.75-2mm的空氣傳送距離。
在本發明的優選實施方案中，透氣性表面元件是足夠剛性的，以防止透氣性表面元件顯著變形到空氣排放系統中。在這個實施方案中，對于具有相對大橫截面積的空氣排放系統的模具或部分模具來說，與有效模具表面正交的變形小于2mm。在更一般的情況下，與有效模具表面正交的變形小于1mm，當變形小于0.5mm時是有利的。
該實施方案的優點在于減少模制部分的表面變形，和/或在包括鋪疊、壓制、加熱和固化的完整模制過程中，空氣排放系統保持開放。例如可通過高的E-模量，厚度，設計考慮，如變化的厚度和連接至氣體排放結構或被氣體排放結構影響等因素中的一個或多個因素來獲得剛性。
在本發明的另一實施方案中，透氣性表面元件8的一部分或全部是耐熱的。如果僅一部分透氣性表面元件是耐熱的，則優選在有效模具表面處和/或附近的部分是耐熱的。耐熱性在本文中是指在將在模具中制備的產品的固化溫度下，透氣性表面元件8的這一部分是機械穩定的(在一個例子中低于軟化點)和化學穩定的。該固化溫度取決于用于將在模具中制備的產品的實際樹脂體系，并且對于低溫體系例如許多聚酯、乙烯基酯和含胺的環氧體系來說，通常對應于高達至少80的溫度。為了包括另外的樹脂體系，例如雙酚A和含DICY的環氧體系，透氣性表面元件8的這一部分的溫度應該高達至少120℃是熱穩定的，為了提高安全界限(這常常導致模具壽命增加)，該溫度應該優選高達至少180℃是熱穩定的。
在另一個優選實施方案中，透氣性表面元件包括透氣性材料的板材。具有透氣性材料板材的透氣性表面元件也可包括例如顆粒、塊、島、條等，它們自身可以是也可以不是透氣性的。但是，在這個實施方案的特定改進中，透氣性表面元件由透氣性材料的板材構成，其連接至空氣排放系統。“連接至”意味著通過透氣性材料傳送的空氣得以進入用于傳送空氣的網絡，并且島或其中設置有網絡的材料被固定于板材上。
在一個優選實施方案中，透氣性表面元件在整個面上或一部分面上涂覆有脫模劑，所述面是有效模具表面的一部分。優選透氣性表面元件的這個面全部涂覆有脫模劑。脫模劑可永久地粘合到表面上，或者新的一層脫模劑在每次使用模具之前或者偶爾地可能需要被施涂。合適的脫模劑的例子是PTFE(例如Teflon)。脫模劑涂層可在裝配模具之前或之后提供到透氣性表面元件上。在一個優選實施方案中，用脫模劑浸漬或涂覆全部有效模具表面。
預裝件(subassembly)本發明的另一方面是用于根據本發明主要方面的模具和在這種概念范圍內模具的上述實施方案的預裝件。該預裝件包括空氣排放系統6和連接至空氣排放系統6的透氣性表面元件8。當預裝件安裝在模具中時，空氣可經由透氣性表面元件8在背離空氣排放系統的透氣性表面元件的表面與空氣排放系統6之間傳送。該預裝件的空氣排放系統6適應于被連接至支撐體結構(4)。
這個預裝件包括用相同的手段解決與本發明模具相同的問題的組件。該預裝件可用于制造根據本發明主要方面的模具，但是，該預裝件尤其適合于改造用過的或傳統的模具。這是由于例如在作為支撐體結構的模具上安裝部件的相對短的時間而導致的，因為相比于分開的透氣性表面元件和空氣排放結構來說僅有一個組件需要被安裝。
在一個優選實施方案中，該預裝件能夠進行塑性變形以符合支撐體如支撐體結構4的表面。由于透氣性表面元件應該具有合適的剛性，因此優選該預裝件包括可固化材料如樹脂，其可在裝配模具之后或至少在該預裝件塑性變形以符合支撐體表面之后進行固化。可固化材料可為部分固化的或基本上不固化的。
該預裝件優選用與上述對于透氣性表面元件和空氣排放系統來說相同的方法和材料來制備，并例如利用在別處描述的粘合劑或緊固零件進行連接。
該預裝件可用于通過包括下述步驟的方法制造本發明模具提供支撐體結構4，提供預裝件并將預裝件固定于支撐體結構4，優選用緊固零件、粘合劑和/或通過固化或共固化預裝件與支撐體結構來進行。在一個優選實施方案中，該固定涉及到粘合劑。在另一實施方案中，通過將空氣傳送網絡或空氣排放系統機械加工為透氣性表面層來制備預裝件。任選地，在將預裝件固定于支撐體結構之前，可增加使預裝件塑性變形以符合支撐體結構4的表面的另外步驟。要強調的是，支撐體結構可以是不像本發明模具一樣具有空氣排放系統和/或透氣性表面元件的模具。
模具的制造本發明模具優選由包括下述步驟的方法制備-提供支撐體結構。該支撐體結構可以是或不是改進的常規模具。
-提供透氣性表面元件。該透氣性表面元件優選由別處所述的方法制備，但是其它制備方法也是可行的。
-提供空氣排放系統。該空氣排放系統優選由別處所述的方法制備，但是其它制備方法也是可行的。在—個優選實施方案中，空氣排放系統部分地或全部集成于支撐體結構和/或透氣性表面元件中。
-任選地使透氣性表面元件和/或空氣排放系統塑性變形以符合支撐體結構的表面，-將透氣性表面元件固定到支撐體結構上。這可任選地通過空氣排放系統來實現。在一個優選實施方案中，該固定涉及到緊固零件和/或粘合劑和/或固化或共固化支撐體結構、空氣排放系統和透氣性表面元件中的一個或多個，但是在一個更優選的實施方案中，該固定涉及到粘合劑。該粘合劑優選基于環氧或聚氨酯或與用于透氣性表面層8和/或空氣排放系統6的樹脂(如果任何這些部件使用樹脂的話)相同的體系。
模具的用途本發明模具特別適合于以工業規模制造風力渦輪葉片，因為可容易地制備非常大的模具。而且，該模具減少了模制產品上存在下陷痕記的問題，這個問題在制造風力渦輪葉片時是眾所周知的問題。
使用該模具制造風力渦輪葉片優選包括下述步驟-提供根據本發明的模具2。
-任選地在模具2中放置材料，優選熱塑性材料，該材料用以在風力渦輪葉片上形成涂層。如果期望模內涂覆，則這一步驟是相關的。通過向空氣排放系統施加真空，任選地結合為了成形而進行的加熱，從而可以使得用以形成涂層的材料成形并暫時固定在模具中。
-向空氣排放系統6施加真空。在將要模制的產品的固化循環開始之前，向空氣排放系統施加真空常常是有利的，因為在真空和低溫下，相對硬的結構將不大適合，因此開放結構往往更好地被抽真空。
-將纖維和/或樹脂置于模具2中以形成風力渦輪葉片。
-任選地在模具2或用以形成涂層的材料與背離模具2的風力渦輪葉片的面之間提供真空罩(enclosure)。這通常用真空袋或真空袋的僅一面來完成，其氣密地連接至模具或用以形成涂層的材料。模具或用以形成涂層的材料則起到真空袋的另一面的作用。
-向風力渦輪葉片施加壓力和/或真空。壓力將通常施加在將被模制的產品背離有效模具表面的面上。真空將施加在將被模制的產品與模具或用以形成涂層的材料之間的真空罩內。在一個非常有利的實施方案中，該真空等于或比施加于空氣排放系統的真空處于更高的絕對壓力，因為否則空氣可從空氣排放系統被拖到模具中，從而導致在模制產品上形成廣泛的下陷痕記。產生這種差壓真空(“differentialvacuum)的潛力是本發明的一個大的優點。透氣性表面元件的結構提供了下面的特征涂層與有效模具表面之間的真空力在任何位置都比真空罩和將要模制的產品之間的相應真空力要高。通常，絕對壓力之差小于0.5atm，如大約0.2-0.05atm。該優點由于存在空氣排放系統而得到加強，這保證了經支撐體結構的空氣泄漏或排放結構的局部阻塞不會損害模制產品。要強調的是，在加工的整個過程中，不必存在壓差。
-任選地向葉片中加入另外的樹脂。例如當使用真空浸漬方法時，應用這一步驟。
-固化該風力渦輪葉片。這通常通過加熱引發，并在適合于樹脂體系的高溫下進行。
-從模具中取出風力渦輪葉片。可任選地通過空氣排放系統施加壓力來促進這一步驟。因此將在空氣排放系統和透氣性表面元件中累積壓力。這將促進微小規模的脫模，即推出在模制過程中已進入通道結構中的任何模制材料，和/或促進大規模的脫模，即通過在有效模具表面與模制產品之間形成加壓的氣袋來進行。
在一個優選實施方案中，提供用以形成涂層的材料和/或纖維和/或樹脂作為預浸料。
在另一優選實施方案中，用以形成涂層的材料是熱塑性材料膜，其適合于風力渦輪葉片表面。這尤其涉及材料的氣候老化穩定性。優選地，用以形成涂層的材料包括基于丙烯酸類的材料、聚碳酸酯、PCDF(聚偏1，1-二氟乙烯)、聚氨酯或包括這些物質中的一種或多種的共混物。更優選地，該材料為丙烯酸類材料。
與上述用于制備模內涂覆的元件的模具相類似的模具可用于制備除風力渦輪葉片以外的其它模內涂覆的元件，該模具例如包括支撐體結構4、空氣排放系統6、有效模具表面12和透氣性表面元件8，空氣可經由該透氣性表面元件8在有效模具表面12與空氣排放系統6之間傳送，其中透氣性表面元件8基本上形成整個有效模具表面12。這類其它模內涂覆的元件通常為復合結構，例如纖維增強的塑料，如船、結構元件、家具等。這種模具也可用于制造非模內涂覆的元件。
本文所述的本發明實施方案的單個特征或特征的組合以及其明顯的變化形式可與本文所述的其它實施方案的特征結合或交換，除非本領域技術人員立即能意識到所得的實施方案實際上是不可行的。
最佳方式本發明人已知的根據本發明的最佳模具和根據本發明制備模具的最佳方式如下將支撐體結構放置在將被模制的產品的模型上，針對空氣排放結構和透氣性表面元件的高度對該模型進行調節。該復合材料是碳和/或玻璃纖維材料和Tg為約180℃的環氧樹脂酚醛清漆的層壓物。支撐體結構在60-80℃下在真空罩中凝固，即對其進行預固化或部分固化。
在凝固的支撐體結構上放置具有1mm×1mm橫截面的交叉線的篩網，所述線形成1cm×1cm的正方形格子。使可固化的環氧酚醛清漆樹脂遍布篩網分布至格子的高度，即填充線之間的間隔。在60-80℃下凝固樹脂，并除去篩網。
對于透氣性表面元件來說，將四層交叉層疊的玻璃纖維置于將被模制的產品的模型上，并用環氧酚醛清漆樹脂浸漬至疊層幾乎完全飽和。在每層中交叉紗線之間的中心形成開口和通道結構。通過樹脂含量即疊層的飽和程度以及疊層中紗線的密度將開口和通道結構的尺寸和數目控制在直徑為約250μm和密度為約75-200pr.cm2。透氣性表面層在60-80℃下凝固，從而產生總厚度為約1mm的透氣性表面元件。用環氧酚醛清漆將透氣性表面元件粘著到空氣排放結構上。模具的組合組件在150℃下后固化。
這樣得到了根據本發明的模具，其具有以1cm×1cm分開的1mm×1mm通道的空氣排放結構以及覆蓋空氣排放結構的透氣性表面元件，并且每cm2約10個通道結構對有效模具表面和排放結構的通道是開放的。當在150℃下固化時，模具將容易耐受模具中材料在120℃下的固化，因為軟化直到約150℃才發生。
本發明人已知的使用該模具的最好方式是包括下述步驟的方法-將丙烯酸類膜置于模具中-通過在空氣排放結構中施加真空使膜真空成形到模具上。加熱至軟化該膜來促進成形-放置M9-預浸料(Hexcel Composites；基于含有雙酚A和DICY(Dicyandiamid)的環氧)以形成將被模制的產品的層壓物-連接真空袋至覆蓋將被模制的產品的丙烯酸類膜
-在真空罩中提供真空(約0.2atm的絕對壓力)，和在空氣排放系統中提供略低的絕對壓力(約0.1atm的絕對壓力)-在約120℃下固化將被模制的產品60分鐘-冷卻模具-釋放真空并取出模制產品標記表2模具4支撐體結構6空氣排放系統8透氣性表面元件10 用于傳送空氣的通道12 有效模具表面14 通道結構16 固體材料的島17 連接件18 朝向有效模具表面的通道結構開口20 空氣傳送距離22 透氣性材料的板材23 粉末顆粒24 纖維或纖維紗線26 固化的樹脂
權利要求
1.用于制備風力渦輪葉片、風力渦輪葉片的殼或預期形成風力渦輪葉片一部分的大元件的模具(2)，包括-支撐體結構(4)，-空氣排放系統(6)，-有效模具表面(12)和-透氣性表面元件(8)，空氣可經由該透氣性表面元件(8)在有效模具表面(12)與空氣排放系統(6)之間傳送，其中透氣性表面元件(8)基本上形成整個有效模具表面(12)。
2.權利要求1的模具(2)，其中空氣排放系統(6)包括空氣傳送網絡，優選該網絡沿著有效模具表面(12)。
3.權利要求1或2的模具(2)，其中空氣排放系統(6)包括固體材料的島(16)，島之間的間隔被包括在空氣傳送網絡中，優選地，島(16)之間的間隔形成用于傳送空氣的二維網絡。
4.權利要求2的模具(2)，其中島(16)中的至少一個具有基本上類似于幾何形狀的橫截面，所述幾何形狀例如是圓形、三角形、四邊形或另一種多邊形，優選地，大部分或全部的島(16)具有基本上類似于幾何形狀的橫截面，所述幾何形狀例如是圓形、三角形、四邊形或另一種多邊形。
5.權利要求3-4中任一項的模具(2)，其中島(16)中的至少兩個由連接件(17)連接，并且所述連接件的高度小于島(16)的高度。
6.權利要求2-5中任一項的模具(2)，其中空氣排放系統(6)包括用于傳送空氣的通道(10)。
7.權利要求6的模具(2)，其中大部分的用于傳送空氣的通道(10)的橫截面積大于1mm2，優選大于4mm2，更優選大于9mm2。
8.權利要求6或7的模具(2)，其中平行相鄰的用于傳送空氣的通道(10)中的至少一些之間的距離為0.4cm-20cm，優選0.5cm-5cm，如約1-2cm。
9.權利要求6-8中任一項的模具(2)，其中用于傳送空氣的通道(10)的交叉點中的至少一些之間的距離為0.5cm-20cm，優選0.7cm-5cm，如約1-2cm。
10.權利要求1-9中任一項的模具(2)，其中空氣排放系統(6)至少部分地集成于支撐體結構(4)中，優選地，空氣排放系統(6)完全集成于支撐體結構(4)中。
11.權利要求1-9中任一項的模具(2)，其中空氣排放系統(6)至少部分地集成于透氣性表面元件(8)中，優選地，空氣排放系統(6)完全集成于透氣性表面元件(8)中。
12.權利要求1-9中任一項的模具(2)，其中空氣排放系統(6)位于支撐體結構(4)與透氣性表面元件(8)之間，優選地作為獨立的元件。
13.權利要求1-12中任一項的模具(2)，其中除了朝向透氣性表面元件8和至少一個至壓力控制系統的開口之外，空氣排放系統(6)規定為氣密的。
14.權利要求1-13中任一項的模具(2)，其中通道結構(14)提供經由透氣性表面元件(8)的透氣性，并且通道結構具有朝向有效模具表面(12)的開口(18)，所述開口中的至少90％所覆蓋的區域對應于直徑小于0.5mm，優選約10μm-250μm，更優選25μm-150μm，例如50μm-125μm的圓。
15.權利要求14的模具(2)，其中朝向有效模具表面的通道結構開口(18)的密度為1-1000個/cm2，優選密度為2-200個/cm2，更優選密度為5-100個/cm2。
16.權利要求13-15中任一項的模具(2)，其中至少90％的通道結構(14)具有對應于小于1mm，優選小于0.5mm，更優選小于0.25mm，如25μm-150μm直徑的穿過透氣性表面元件(8)的平均橫截面積。
17.權利要求13-16中任一項的模具(2)，其中透氣性表面元件(8)具有小于20體積％的包括通道結構(14)的開放體積，更優選0.01-10體積％，最優選1-4體積％，如約2體積％的開放體積。
18.權利要求13-17中任一項的模具(2)，其中至少90％的通道結構(14)允許在有效模具表面(12)與空氣排放系統(6)之間的直的空氣傳送路徑，例如經由鉆孔或洞。
19.權利要求13-17中任一項的模具(2)，其中至少90％的通道結構(14)允許在有效模具表面(12)與空氣排放系統(6)之間的彎曲的空氣傳送路徑，例如經由燒結或固化材料或泡沫材料中的孔。
20.權利要求13-19中任一項的模具(2)，其中在有效模具表面(12)與空氣排放系統(6)之間的穿過透氣性表面層(8)的空氣傳送距離(20)小于5mm，優選小于3mm，更優選為0.5-2.5mm，如0.75-2mm。
21.權利要求1-20中任一項的模具(2)，其中透氣性表面元件(8)是足夠剛性的，以防止透氣性表面元件(8)顯著變形到空氣排放系統中，優選地，與有效模具表面(12)正交的透氣性表面元件的變形小于2mm，更優選小于1mm，最優選小于0.5mm。
22.權利要求1-21中任一項的模具(2)，其中透氣性表面元件(8)的至少一部分是耐熱的，優選地，在將在模具中制備的產品的固化溫度下，優選在高達至少80℃的溫度下，更優選在高達至少120℃的溫度下，最優選在高達至少180℃的溫度下，透氣性表面元件(8)的所述部分是機械和化學穩定的。
23.權利要求1-22中任一項的模具(2)，其中透氣性表面元件(8)包括透氣性材料的板材(22)，優選透氣性表面元件(8)由所述板材(22)構成，其連接至空氣排放系統(6)。
24.權利要求1-23中任一項的模具(2)，其中透氣性表面元件包括金屬和/或塑料；所述金屬選自鋼、鋁以及包括這些金屬中的一種或多種的合金；所述塑料選自熱固性塑料、耐熱塑料、纖維增強的塑料，如樹脂不足的纖維增強的塑料，優選包括碳纖維和/或玻璃纖維；樹脂體系，優選包括一種或多種基于環氧、聚氨酯、聚酯和/或乙烯基酯的體系，如環氧酚醛清漆。
25.權利要求24的模具(2)，其中透氣性表面元件(8)包括泡沫材料，如泡沫熱固性塑料或金屬，或者固化的、樹脂不足的纖維增強的熱固性塑料。
26.權利要求13-24中任一項的模具(2)，其中透氣性表面元件(8)的通道結構(14)通過基本上致密的材料的機械鉆孔、激光鉆孔、水鉆孔和/或電子束穿孔來獲得。
27.權利要求1-26中任一項的模具(2)，其中透氣性表面元件用脫模劑浸漬或涂覆，優選地，全部的有效模具表面用脫模劑浸漬或涂覆。
28.權利要求1-27中任一項的模具(2)，其中支撐體結構(4)自身是模具。
29.權利要求1-28中任一項的模具(2)，其中透氣性表面元件(8)和/或空氣排放系統(6)分別可脫離地固定到空氣排放系統(6)和支撐體結構(4)上。
30.用于權利要求1-28中任一項的模具的預裝件，所述預裝件包括-空氣排放系統(6)和-連接至所述空氣排放系統(6)的透氣性表面元件(8)，當預裝件安裝在模具中時，空氣可經由透氣性表面元件(8)在背離空氣排放系統(6)的透氣性表面元件(8)的表面與空氣排放系統(6)之間傳送，并且空氣排放系統(6)適應于被連接至支撐體結構(4)。
31.權利要求30的預裝件，其中該預裝件能夠塑性變形以符合支撐體如支撐體結構(4)的表面，優選地，該預裝件包括可固化材料。
32.制造權利要求1-28中任一項的模具的方法，其中空氣排放系統(6)的制備包括下述步驟-在支撐體結構(4)中引入凹進部分，如凹槽，和/或-在透氣性表面元件(8)中引入凹進部分，如凹槽，和/或下述步驟的組合-在支撐體如支撐體結構(4)上放置空氣傳送網絡，-在篩網上澆鑄可固化的加工糊劑，-固化該加工糊劑，-除去篩網。
33.制造權利要求1-28中任一項的模具的方法，其中透氣性表面元件(8)的制備包括下述步驟-在提供非致密的燒結材料的條件下，燒結粉末如金屬粉末，和/或-在使用相對于纖維為較小體積的熱固性樹脂的條件下，至少部分固化具有纖維的熱固性樹脂，該纖維例如是碳纖維和/或玻璃纖維，由此形成非致密的元件，和/或固化或燒結泡沫材料，如熱塑性材料，和/或下述步驟的組合-提供基本上致密的固體材料，如金屬板材或熱固性塑料，該熱固性塑料任選地用纖維增強，-通過鉆孔如機械鉆孔、水鉆孔、激光鉆孔，或通過電子束穿孔對材料進行穿孔。
34.制造用于制備風力渦輪葉片或風力渦輪葉片的殼的模具的方法，所述方法包括下述步驟-提供支撐體結構(4)，-提供透氣性表面元件(8)，-提供空氣排放系統(6)，所述空氣排放系統任選地至少部分集成于支撐體結構(4)和/或透氣性表面元件(8)中，-任選地使透氣性表面元件(8)塑性變形以符合支撐體結構(4)的表面，-將透氣性表面元件(8)固定到支撐體結構(4)上，任選地通過空氣排放系統(6)來進行，所述固定優選地涉及到緊固零件、粘合劑和/或固化或共固化支撐體結構(4)、空氣排放系統(6)和透氣性表面元件(8)中的一個或多個，更優選所述固定涉及到粘合劑。
35.制造權利要求1-28中任一項的模具的方法，包括下述步驟-提供支撐體結構(4)，-提供預裝件，-任選地使該預裝件塑性變形以符合支撐體結構(4)的表面，-將該預裝件固定于支撐體結構(4)上，優選地使用緊固零件、粘合劑和/或通過固化或共固化該預裝件來進行，更優選地使用粘合劑。
36.權利要求1-28中任一項的模具用于制備風力渦輪葉片的用途。
37.制造風力渦輪葉片的方法，包括下述步驟-提供權利要求1-28中任一項的模具(2)，-任選地在模具(2)中放置材料和/或使材料成形，該材料用以在風力渦輪葉片上形成涂層，-向空氣排放系統(6)施加真空，-將纖維和/或樹脂置于模具(2)中以形成風力渦輪葉片，-任選地在模具(2)或用以形成涂層的材料與背離模具(2)的風力渦輪葉片的一面之間提供真空罩，-向風力渦輪葉片施加壓力和/或真空，-任選地向葉片中加入另外的樹脂，-固化該風力渦輪葉片，和-從模具中取出風力渦輪葉片，任選地通過空氣排放系統施加壓力來促進這個步驟。
38.權利要求37的方法，其中在至少一部分加工過程中產生差壓真空，優選地，在真空罩中提供的真空相比于通過空氣排放系統(6)在將要模制的產品表面上提供的真空來說處于更高的絕對壓力下，因此在將要模制的產品表面與有效模具表面之間的真空力在任何位置都比在真空罩和將要模制的產品之間的相應真空力要高。
39.權利要求37-38中任一項的方法，其中用以形成涂層的材料是在氣候老化穩定性方面適合于風力渦輪葉片表面的熱塑性材料膜，優選地，用以形成涂層的材料包括基于丙烯酸類的材料、聚碳酸酯、PCDF、聚氨酯或包括這些物質中的一種或多種的共混物，更優選地，該材料為丙烯酸類材料。
40.一種模具用于制備模內涂覆的元件的用途，所述模具包括支撐體結構(4)、空氣排放系統(6)、有效模具表面(12)和透氣性表面元件(8)，空氣可經由該透氣性表面元件(8)在有效模具表面(12)與空氣排放系統(6)之間傳送，其中透氣性表面元件(8)基本上形成整個有效模具表面(12)。
全文摘要
本發明提供一種用于制備大結構如風力渦輪葉片的模具(2)。而且提供用于制造和使用這種模具(2)的方法。該模具(2)包括支撐體結構(4)、空氣排放系統(6)和透氣性表面元件(8)。該模具尤其適合于利用模內涂覆來制備模制產品。
文檔編號B22F3/11GK1925964SQ200480042541
公開日2007年3月7日 申請日期2004年3月22日 優先權日2004年3月22日
發明者A·比馳 申請人:維斯塔斯風力系統公司